El Centro de Materiales de Leoben utiliza una HA 100 para el análisis de materiales bajo influencia de hidrógeno con precisión
Testimonio
- Cliente: Materials Center Leoben Forschung GmbH
- : Leoben, Austria
- Sector: Institutos y academia, metal, contratación de ensayos
- Tema: MCL: Ensayos de materiales y componentes bajo la influencia del hidrógeno
Enero de 2025
El Material Center Leoben (MCL) utiliza la máquina de ensayos servohidráulica HA100 de ZwickRoell para realizar ensayos de materiales bajo influencia de hidrógeno.Con un autoclave (hasta 400 bares, de -50 °C a +150 °C) y una tecnología de medición de alta precisión de fuerza, alargamiento y longitud de grieta, permite realizar ensayos fiables de mecánica de la fractura.Con su capacidad de realizar ensayos cuasiestático, de mecánica de fractura y dinámicos en probetas de tamaño macroscópico (p. ej. LCF , da/dN , J1C / K1C la máquina proporciona datos cruciales para el desarrollo de materiales en condiciones extremas.La técnica de caída en potencial de corriente continua (DCPD) también se utiliza para medir la longitud de grieta.
Materials Center Leoben Forschung GmbH
MCL marca nuevos estándares en el ensayo de materiales
Materials Center Leoben (MCL) es un instituto de investigación líder en ciencia de materiales, especializado en el desarrollo, la optimización y la caracterización de materiales innovadores para aplicaciones industriales. MCL se fundó en 1999 como sociedad de responsabilidad limitada y se ha consolidado como un socio competente para la industria desde el principio. Los propietarios reflejan sus fuertes raíces académicas: Montanuniversität Leoben, Joanneum Research, Leoben Holding, la Academia Austriaca de Ciencias, la Universidad Tecnológica de Viena y la Universidad Tecnológica de Graz. Como centro de excelencia para materiales y superficies, MCL contribuye al desarrollo de materiales sostenibles y de alto rendimiento de sus socios, especialmente en los campos de la microelectrónica, la ingeniería mecánica, la industria aeroespacial y la tecnología energética.
Un área de investigación importante es el análisis de la compatibilidad de los materiales con el hidrógeno. Como portador de energía respetuoso con el medio ambiente, el hidrógeno puede dañar la microestructura de los materiales y, por tanto, influir en sus propiedades mecánicas. Es por ello que MCL se centra en la investigación de las interacciones entre el hidrógeno y los materiales y los cambios asociados en los materiales causados por el hidrógeno. Sobre la base de los resultados obtenidos, se desarrollan métodos para optimizar los materiales y garantizar el diseño seguro de componentes para entornos ricos en hidrógeno.
Además, el MCL cuenta con un laboratorio de ensayos acreditado por la norma ISO IEC 17025 con los métodos de ensayo más importantes para materiales metálicos, como ensayos de dureza, ensayos de tracción, tenacidad a la fractura, crecimiento de grietas por fatiga y ensayos de fatiga. Además, el centro MCL ofrece soluciones de simulación numérica y desarrollo de materiales basados en modelos para predecir con precisión el comportamiento de los materiales y optimizar los procesos. El análisis de daños y el análisis de materiales son esenciales para identificar posibles puntos débiles en una fase temprana y aumentar la vida útil de los componentes. Con su experiencia interdisciplinaria y su estrecha cooperación con la industria y la ciencia, el instituto contribuye de manera significativa al desarrollo de soluciones de materiales innovadoras y sostenibles para el futuro.
Las principales competencias de ZwickRoell
- Una solución innovadora integral de ZwickRoell especializada en el hidrógeno («todo en uno») como el paquete completo más rentable.
- Amplia experiencia ya que las máquinas de ZwickRoell han sido desarrolladas hace años.
- Realización de diversos ensayos de mecánica de la fractura.
- Calidad probada de las máquinas ZwickRoell.
- Software y calibración de alto rendimiento (testXpert).
La tarea
Análisis preciso del comportamiento del daño bajo la influencia del hidrógeno
La empresa MCL Forschung GmbH proporciona datos relevantes sobre materiales para fomentar en el desarrollo de materiales adecuados para aplicaciones de hidrógeno, tanto en la ciencia como en la industria. El objetivo es investigar el comportamiento de los daños (cambios en el material, formación de grietas y propagación de grietas) en diversos materiales, especialmente en metales, en cuanto entran en contacto con el hidrógeno.
El MCL simula condiciones de aplicación reales sometiendo los materiales a una amplia gama de condiciones de presión y temperatura, por ejemplo, para los fabricantes de tuberías, depósitos y conductos de hidrógeno. Las cuestiones analizadas incluyen cómo y si se producen y crecen las grietas y cómo cambia la resistencia a las grietas de los materiales.
Los datos obtenidos son cruciales para el desarrollo de materiales seguros y duraderos que cumplan los requisitos de la infraestructura del hidrógeno. Los clientes de diversos sectores, como el de energía y el transporte, se benefician de estos conocimientos para mejorar sus productos. MCL contribuye activamente al desarrollo y la búsqueda de soluciones innovadoras en la tecnología del hidrógeno.
La solución ZwickRoell
Máquina de ensayos de materiales servohidráulica HA 100
La máquina de ensayos servohidráulica HA 100 se construyó para la MCL con el fin de caracterizar materiales bajo la influencia del hidrógeno. El modelo HA 100 está equipado con un autoclave integrado que permite presiones de hasta 400 bar y temperaturas de -50 °C a +150 °C. Esta máquina ofrece mediciones precisas de fuerza y tensión y también permite la medición precisa in situ de la extensión de grietas utilizando la técnica de potencial de CC. En este método, se hace pasar una corriente a través de la probeta y se mide el cambio de potencial debido a la propagación de la grieta, determinando así con precisión la longitud de la grieta.
Este equipo especial permite al MCL realizar ensayos cuasiestáticos, de mecánica de fractura y de fatiga (HCF, LCF) con un alto grado de flexibilidad en cuanto al tamaño de las probetas. Para realizar los ensayos con precisión, es importante que todos los sensores de medición (como la fuerza, la expansión de la muesca, la tensión, pero también la medición de la longitud de la grieta in situ) midan de forma fiable y con la máxima precisión incluso en condiciones extremas (por ejemplo, a altas presiones y temperaturas). En este sistema se centró una especial atención a este aspecto, por ejemplo, en términos de medición de fuerza de alta precisión compensada por presión tanto en el rango de fuerza bajo como en el alto, para que cumpla todos los requisitos estándar en términos de precisión de estos sensores.
Para mediciones de longitud de grieta muy precisas, la técnica DCPD (de potencial de corriente continua), que se ha establecido en el MCL durante muchos años, puede utilizarse además del método de conformidad convencional. Esto garantiza una medición de la longitud de grieta muy precisa, fiable y segura, esencial para ensayos complejos de mecánica de fractura (curvas J-R y crecimiento de grietas por fatiga). El software de la máquina de ensayos se diseñó centrado especialmente para que el usuario pueda realizar y evaluar los métodos de ensayo estandarizados más importantes para metales, incluidos los ensayos de tracción, las mediciones de tenacidad a la fractura, el crecimiento de grietas por fatiga y los ensayos de fatiga controlados por deformación.
Por todo su equipamiento, la HA 100 es una solución completa para la I+D y los servicios de ensayos en tecnología de hidrógeno, lo que permite a MCL a desarrollar materiales seguros y de alto rendimiento para el futuro.
El resultado
Eficiencia y precisión en los ensayos de materiales
Gracias a la HA 100, MCL podrá realizar en el futuro ensayos mecánicos complejos con hidrógeno a alta presión y otras mezclas de gas hidrógeno a temperaturas entre -50 °C y 150 °C. Este sistema de ensayos de alta precisión permite al MCL especializarse en mecánica de fractura bajo la influencia del hidrógeno, entre otras cosas, al tiempo que domina con éxito los desafíos asociados al hidrógeno.
Con alrededor de 25 años de experiencia en el campo de los ensayos de materiales, MCL cuenta con amplios conocimientos metodológicos. Además, MCL opera un laboratorio de ensayos acreditado por la norma ISO IEC 17025 con 18 métodos de ensayo en el campo de los ensayos mecánicos, lo que garantiza la más alta calidad y fiabilidad en métodos de ensayo estandarizados. MCL también se plantea incluir en la acreditación los métodos de ensayo en atmósfera de hidrógeno. Con el uso de la HA100, MCL tiene ahora una ventaja competitiva. El motivo: Los años de experiencia en métodos de ensayo estándar pueden aplicarse ahora inmediatamente en atmósfera de hidrógeno, aumentando así la eficiencia y la rentabilidad de los servicios. Además, MCL puede ofrecer resultados rápidos y fiables y ayudar a sus clientes a desarrollar materiales y productos más seguros y de mayor rendimiento. Por tanto, MCL está en una posición ideal para satisfacer las crecientes demandas de la industria y para avanzar en el desarrollo de materiales innovadores.
«La combinación de alta precisión y flexibilidad nos permite realizar de forma eficiente y precisa ensayos complejos bajo influencia del hidrógeno y desarrollar soluciones de materiales innovadores.»
Dr. Stefan Marsoner,
Head of Department Materials & Services, Materials Center Leoben Forschung GmbH.
